第四章存储管理

1、第四章 存储管理4. 1学习指导存储管理即是对主存的管理， 它是操作系统的重要功能之一。 主存储器是计算机系统中 的一种宝贵资源， 对主存的管理和有效使用是操作系统中十分重要的内容。 为了便于对主存 进行有效的管理， 应该将主存分成若干个区域， 以便同时存放多个用户程序和系统软件。 因 此，存储管理应具有如下功能：主存的分配和回收、提高主存的利用率、 “扩充”主存容量 和存储保护。存储分配主要解决多道作业之间划分主存空间的问题， 存储分配有三种主要方式： 直接 分配方式、 静态分配方式和动态分配方式。 绝大多数计算机系统都采用静态分配方式或动态 分配方式。为了实现静态和动态两种存储分配策略，

2、需要采用将逻辑地址与物理地址分开， 并对逻 辑地址实施地址重定位技术。 所谓重定位是由于一个作业装入到与其地址空间不一致的存储 空间时所引起的有关地址调整过程， 实质上， 这是一个地址变换过程， 地址变换也称为地址 映射。 根据地址变换进行的时间及采用的技术手段不同， 可以把重定位分为两类： 静态重定 位和动态重定位。 所谓静态重定位是在程序运行之前， 由链接装配程序进行的重定位。 静态 重定位的特点是无需增加硬件地址变换机构， 但要求为每个程序分配一个连续的存储区， 且 在程序执行期间不能移动，故难于做到程序和数据的共享； 动态重定位是在程序的执行过程 中，每当访问到指令或数据时， 将要访问

3、的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址。 动态重 定位的实现需要依靠硬件地址变换机构。 最简单的实现方法是利用一个重定位寄存器。 动态 重定位的特点是需要附加硬件的支持， 优点是可以将程序分配到不连续的存储区中， 在程序 运行之前可以只装入部分代码即可运行， 然后在程序运行期间， 根据需要动态地申请分配内 存，所以，便以程序段的共享， 并且可向用户提供一个比主存的存储空间大得多的地址空间， 该地址空间也称为虚拟存储器。虚拟存储器的实质是让作业存在的地址空间和运行时用于存放作业的存储空间区分开 来，程序员可以在地址空间内编写程序， 而完全不用考虑实际主存的大小。 当然， 虚拟存储 器的容量也不是无

4、限的，它的最大容量是由计算机的地址结构确定的。实现虚拟存储技术， 需要有一定的物质基础： 其一是要有相当数量的外存， 足以存放多用户的作业； 其二是要有 一定容量的主存， 因为在处理机上运行的作业必须有一部分信息存放在内存中； 其三是要有 地址变换机构，以动态实现逻辑地址到物理地址的地址变换。存储管理技术在计算机系统的展过程中大致经历了如下阶段： 单一连续分配、 分区分配、 页式管理、段式管理和段页式管理。分区式分配是实现多用户系统最简单的一种存储管理技术。 分区式分配有两种形式， 一 种是固定式分区，另一种是动态分区。固定式分区是在操作系统装入时进行的，因此，一旦操作系统装入后， 可供用户使

5、用的分区数目及其大小是不能改变的。 其主要缺点是内零头问 题严重。 动态分区是由操作系统装入作业响应存储分配请求时确定分区的数目和大小。动态分区消除了内零头， 但不可避免地由于形成一些小分区而导致在存储空间中产生另一种零头 问题外零头。内零头和外零头统称为“碎片” 。紧凑是碎片的一种拼接技术。动态分区 的常用的分区分配策略有： 最佳适应算法、 最差适应算法、 首次适应算法和循环首次适应算 法等。 实现存储分区保护一是用界限寄存器， 二是采用基址、 限长寄存器， 三是采用存储保 护键。为了取消作业对其存储区域邻接性的要求， 并提高主存的利用率， 引入了分页管理技术。 在页式存储管理中，用户作业的

6、地址空间被划分成大小相等的区域， 称为页或页面。 相应地， 将主存空间也分成与页大小相等的区域， 称为块或物理块。 在为作业分配存储空间时， 总是以块为单位来分配，并可以将作业中的任意一页装入主存的任意一个块中。为了便以在内存中找到进程中每个页面所对应的物理块，系统为每个进程建立一张页面映象表，简称为页表（PMT），页表一般放在内存中。分页系统中的地址映射要查找PMT表，为了提高查表速度，可在地址变换机构中增设一个具有并行查找能力的高速缓冲存储器（又称联想寄存器或快表），将页表放在这个高速缓冲存储器中。分段管理技术是为了满足用户的需求而采用的一种存储管理技术。不管是分区式分配、纯分页系统还是分

7、段管理，存储管理方式有一个共同的特点，即它们都要求将一个作业全部装入内存方能运行，于是，出现了这样的两种情况：（1）有的作业很大，其所要求的内存空间超过了内存总容量，作业不能全部被装入内存，致使该作业无法运行；（2）有大量作业要求运行，但由于内存容量不足以容纳所有这些作业，只能将少数作 业装入内存让它们先运行，而将其它大量的作业留在外存上等待。显而易见的一种解决方法是：从物理上增加内存容量， 但这往往会受到机器自身的限制，而且无疑要增加系统的成本，因此，这种方法是受到一定限制的；另一种方法是从逻辑上扩充内存容量，这正是虚拟存储技术所要解决的主要问题。虚拟存储器实现的方式是请求页式管理、请求段式

8、管理。请求页式管理是在纯分页系统的基础上发展起来的，请求分页系统中的地址变换机构也是在分页系统的地址变换机构的基础上形成的，只不过为了实现虚拟存储器系统又增加了某些功能，如：产生和处理缺页中断、置换等。常用的页面置换算法有：OPT FIFO、LRUclock（NRU）、LFU算法等。页面置换算法选择得不当，可能会使系统产生颠簸（抖动）现象，进程过多也是导致颠簸（抖动）的主要原因。段页式存储管理是一种既能有效地提高内存利用率，又能很好地满足用户需要的一种存储管理技术。本章的重点内容是：存储管理的目的及概念（包括存储管理的对象、目的及存储器的分 配方式、重定位和虚拟存储器的概念）；存储管器的管理技

9、术，包括单一连续区的分配技术及优缺点，分区式分配技术，其中包括各种具体实现方案及其主要特点；覆盖与交换技术的有关概念、用途；页式管理的概念及实现方法；段式管理的技术；段页式管理技术。特别是（1）页式管理技术的实现方法与特点；（2）段式管理技术的实现方法，段式管理技术与页式管理技术相比有何异同；段页式管理技术；虚存技术的特点；各种存储管理技术的地址变换过 程等。4. 2学习自评 一、选择题1存储器管理的目的是实现 _。A.提高计算机资源的利用率B.扩充主存容量，并提高主存利用率C.有效使用和分配外存空间D.提高CPU的执行效率2下列有关虚拟存储器的叙述中，说法错误的是 _ 。A.虚拟存储器是物理

10、上并不实际存在的存储器B.虚拟存储器以时间为代价换取空间C.虚拟存储器的存储容量可以无限地使用其虚存地址D.虚拟存储器不仅要有足够容量的外存，而且还必须有一定的主存支持3重定位是指 _。A.用户作业中的逻辑地址变换成相对地址B.将用户作业中的绝对地址变换成物理地址C.将主存中的物理地址变换成绝对地址D.将用户作业中的逻辑地址变换成绝对地址4.关于动态重定位的叙述，反映了动态重定位的特征的是A.在程序装入内存中进行重定位B.在程序执行后立即对下一个程序进行重定位C.在作业执行过程中由硬件的地址变换机构动态地进行地址转换D.在主存与外存之间进行重定位5._静态重定位的缺点是。A.在程序装入主存时，

11、将相对地址转换成了绝对地址B.要求每个程序占有固定的主存储区C.硬件要求不高D.实现简单6._动态重定位的优点中，反映了对主存有高的利用率的是 _。A.一个程序不一定分配在一个连续的存储区B.可向用户提供一个大于存储空间的地址空间C.不需用户考虑覆盖结构D.有较复杂的算法7._关于虚拟存储器的叙述中，下列说法错误的是 _。A.虚拟存储器是逻辑地址远比实际物理地址大的存储器B.虚拟存储功能由各种操作系统自动实现C.虚拟存储功能不需用户进行覆盖结构的程序设计D.虚拟存储技术是以时间换取空间&动态重定位技术依赖于（）。A.重定位装入程序B.重定位寄存器C.地址机构D.目标程序9.分区管理中要求对每个

12、作业都分配（）的内存单元。A.地址连续B若干地址不连续C.若干连续的帧D.若干不连续的帧10._下列有关页式存储管理的叙述中，说法错误的是 _ 。A.该管理技术是把作业的址址空间分成若干相等大小的页，把主存空间也分成与页大 小相等的块B作业以块为单位分配主存空间C.一个作业分配到的块必须是连续的D作业的大小若不足一块时，也必须分配给一块11._下列不是页式管理技术中的缺点的是。A.采用动态地址变换机构B.使用一些表格对存储空间进行管理C.运行的作业全部装入主存D.去掉了存储区的外零头12._请求页式管理技术与页式管理技术相似，不同之处是 _。A.作业运行之前，只将作业的一部分“页”装入主存B.

13、采用静态地址变换机构C.消除了全部存储器的碎片D.不需要表格管理13.页面置换算法的实现中应当尽量避免“抖动”现象的发生，避免“抖动”的有效措施A.加大存储容量B.减少作业数量C.用好的页面转换算法D.页面共享14._分页系统的页面是为所感知的。A.用户B.操作系统C.编译系统D.连接装配程序15.请求页式管理常用的页面置换策略之一是（ ）。A. LRUB. BFC. SCAND. FPF16.目标程序指令的顺序都以0作为一个参考地址，这些地址被称为（）。A.逻辑地址B.绝对地址C.物理地址17.（）存储管理方式提供二维地址结构。A.固定分区B.分段C.分页18在请求分页系统中，LRU算法是指

14、 _。A.最早进入内存的页先淘汰B.近期最长时间以来没被访问的页先淘汰C.近期被访问次数最少的页先淘汰D.以后再也不用的页先淘汰19.请求页式管理中，缺页中断率与进程所分得的内存页面数、 向等因素有关。A.页表的位置B.页面置换算法C.页面的大小20._在联想存储器中的页，其信息 _ 。A.一定在外存B.在外存和内存C.一定在内存21.在页式存储管理中，每当 是。CPU形成一个有效地址时，则要查找页表，实现这一工作的A.查表程序B.存取控制C.硬件自动D.软件自动22.设基址寄存器的内容为1000,当执行指令“LOAD A,2000”时，操作数的地址是 _A. 1000B. 2000C. 30

15、00D. 400023._在页式管理中，页表的始址是存放在。A.内存B.存储页面表中C.联想存储器中D.寄存器中24._段式管理的中心思想是。A.将作业按逻辑地址分成段，按段分配主存空间B.将作业按一组完整的逻辑信息分成段，按段分配主存空间C.将作业分成等量大小的段，按段分配主存空间D.将一个作业分成一个段，按作业分配主存空间25.段表是段式管理的主要信息，段表包括作业的段号、段长和_。A.各段的长度，以字节表示B.各段的长度，以千字节表示C.各段在主存中的起始位置和终止位置D.各段在主存中的起始地址26._段内某一逻辑地址的物理地址是由得到的。A.控制寄存器中段表的始地址加上段表中的对应段的

16、长度，再加上段内地址B.控制寄存器中的段表始地址加上段表中对应段的起始物理地址，再加上段内地址C.段表的起始地址加上段的长度D.段表的起始地址加上段的物理地址27._段式管理的最大优点是。A.便于共享主存B.便于程序的连接C.便于提高内存利用率D.便于实现程序的模块化处理28.在段页式管理中，作业的地址空间由三部分组成，即 _。D.重定位地址D.可变分区_ 和进程页面流的走D.进程调度算法D.以上说法都不对A.段号、作业号、段名B.段号、页号和页内地址动态页式管理中的（）是：当内存中没有空闲帧时，如何将已占据的帧释放。C.段首地址、页地址和页内地址D.段地址、页地址和作业地址在段页式存储管理中

17、，为实现地址的变换，也要设置段表和页表，其中段表是A.一个作业设一个B. n个作业设一个C.一个作业调若干个D.一个作业最多设两个段页式管理与其他管理相比，其最大的优点是 _。A.无页外碎片的产生B.有虚存功能C.动态连接D.效率高段页式管理中，地址映象表是 _。A.每个作业或进程一张段表，一张页表B.每个作业或进程的每个段一张段表，一张页表C.每个作业或进程一张段表，每个段一张页表D.每个作业一张页表，每个段一张段表在下列叙述中，（）是正确的。A覆盖技术是现代大型操作系统所使用的主要技术B由于有了虚拟存储器，用户可以使用比主存空间还要大的地址空间C.即使在多道程序设计环境下，用户也能设法用主

18、存物理地址直接访问主存D主存的保护通常是由软件保护的很好地解决了“碎片”问题的存储管理方法是（）。A.页式存储管理B.段式存储管理C.静态分区管理分区管理中采用“最优适应”分配算法时，宜把空闲区按（ 表中。A.长度递增B.长度递减C.地址递增D.地址递减系统抖动是指（）。A.使用机器时，千万次屏幕闪烁的现象B.刚被调出的页又立即被调入所形成的频繁调入调出的现象C.系统盘不干净，系统不稳定的现象D.由于内存分配不当，偶然造成内存不够的现象（）存储管理方式既满足了用户的需要，又较好地解决了存储器的“碎片”问题。A.请求分页B.可变式分区管理C.段式管理在一个请求页式存储管理中，一个程序的页面走向为

19、1、5，并采用LRU算法。设分配给该程序的存储块数生的缺页次数F和缺页率f是_。在下列叙述中，（）是正确的。A.覆盖技术是现代大型操作系统所使用的主要技术B.由于有了虚拟存储器，用户可以使用比主存空间还要大的地址空间C.即使在多道程序设计环境下，用户也能设法用主存物理地址直接访问主存D.主存的保护通常是由软件保护的29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.D.可变分区管理）次序登记在空闲区4、3、2、1、4、3、5、4、3、2、M分别为3和4，在该访问中发A.M=3,F=8,f=67%M=4,F=5,f=42%B.M=3,F=10,f=83%C.M=3,F=9,f

20、=75%D.M=3,F=7,f=58%M=4,F=8,f=67%M=4,F=10,f=83%M=4,F=6,f=50%在请求页式存储管理中，当查找的页不在（）时，产生缺页中断。A.内存B.外存C.虚存D.地址空间27.D 28.B 29.A 30.A31.C 32.B 33.A 34.A 35.B 36.D 37.B 38.AA调入策略B.地址变换C.替换策略D.调度算法在（）中，不可能产生系统抖动现象。A.静态分区管理B.请求页式管理C.段式分区管理D.机器中不存在病毒时可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为（）。A.名空间B.虚拟地址空间C.相对地址空间D.物理地址空间若处理器有32位

21、地址，则它的虚拟地址空间为（）字节。A. 2GBB. 4GBC. 100KBD. 640KB（）是在程序员编制程序时，或编程译序时进行的。A.静态分配B.动态分配C.直接分配D.碎片拼接后再分配（）是指将作业不需要或暂时不需要的部分移到外存，让出内存空间以调入其他所 需数据。A.覆盖技术B.交换技术C.虚拟扩充D.物理扩充（）能够实现对内外存进行统一管理，为用户提供一种宏观上似乎比实际内存容（）是指目标模块装入内存时一次分配完作业所需的内存空间，不允许在运行过程中再分配内存。A.静态分配B.动态分配C.直接分配分页管理每取一数据，要访问（）次内存。A. 1B. 2C. 3（）是在目标程序装入内

22、存时分配作业所需的基本内存空间，且允许在运行过程中 再次申请额外的内存空间。A.静态分配B.动态分配C.直接分配D.实现存储共享与保护在提供虚拟存储的系统中，用户的逻辑地址空间主要受（）的限制。A.内存空闲块的大小B.外存的大小C.计算机编址范围D.页表大小虚拟页式存储管理中页表有若干项，当内存中某一页面被淘汰时，可根据其中哪一项 决定是否将该页写回外存（）。A.是否在内存标志B.外存地址C.修改标志D.访问标志填空题常用的内存管理方法有 _ 、_ 、_ 、_。作业的地址空间指的是 _ ，地址空间中的地址称为_。内存地址的集合为 _ ，它的地址称41.42.43.44.45.46.47.48.

23、49.50.51.52.53.54._ 、55.56.57.58.量大得多的存储器。A.覆盖技术B.交换技术虚拟存储技术与（）不能配合使用。A.分区管理B.动态分页管理碎片是指（ ）。A.存储分配完后所剩空闲区C.不能被使用的存储区使得碎片现象最为严重的存储管理技术是A.固定分区B.可变式分区C.物理扩充D.虚拟存储技术C.段式管理D.段页式管理B.没有被使用的存储区D.未被使用，而又暂时不能使用的存储区（）。C.分页管理D.段式管理D.碎片拼接后再分配D. 4为_。在存储器管理中，常用的方式来摆脱主存容量的限制。虚拟存储器的容量是由计算机的 _ 和_ 确定的。27.D 28.B 29.A 3

24、0.A31.C 32.B 33.A 34.A 35.B 36.D 37.B 38.A分区式分配可分为 _禾廿_ 。动态存储分配时，一般要采用 _方法,_寄存器是硬件支持，作为保护措施常用_ 的方法。动态分区的分配常用的方法有 _、 _ 、_ 。三种不同的算法要求可用表或自由链按不同的方式排列。最 先适应算法要求可用表或自由链 _ 排列；最佳适应算法要求组成可用表或自由链；最坏适应算法要求空闲区 _的顺序组成可用表或自由链。实现虚拟存储技术，需要有一定的物质基础，其一是_;其二是_ ；其三是_ 。在页式管理系统中，页式虚地址与内存物理地址的映射是由 _和_ 完成的。在页式管理中，页表一般驻留在

25、_的某个固定区域，取一个数据或指令至少要访问 _以上。为了加速查找，一般可以采用在_中加入的方法来提高查找速度。请求页式管理是一种 _ 管理，它的 _ 与静态页式管理相同，也是通过查找页表来完成的，但是静态页式管理要求作业或进程在 全部装入。请求页式管理中，页表中中断位的作用是 _，改变位的作用在请求页式管理中，当发现所需的页不在 _时，产生_，由_作出相应的处理。置换算法是在内存中没有 _ 时被调用的，它的目的是选出一个被的页面。如果内存中有足够的 _存放所调入的页，则不必使用_。在段式管理中，以 _ 为单位分配内存，每段分配一个连续的内存区。由于各段长度不等，所以这些存储区的大小不一，而且，同一进程的各段之间不要 求。在段式管理中，每个段是一个有意义的 _ ，所以，段的 _ 更有意义，同时也容易实现。在段页式管理中，虚拟空间的最小单位是页，而不是段。内存可用区划分成若干个_ ，且每个段所拥有的程序和数据在 _